基于FEM的二維FGM板平面熱應(yīng)力研究.pdf

1、本文針對(duì)以往由Al1100和SiC兩種材料組成的一維FGM金屬/陶瓷結(jié)構(gòu)研究模型，提出以更具一般性的新型二維FGM Al1100/Ti-6Al-4V/SiC結(jié)構(gòu)作為研究模型，此模型為兩個(gè)方向呈梯度變化的二維FGM結(jié)構(gòu)；采用符合實(shí)際的細(xì)觀力學(xué)預(yù)測(cè)的二維FGM熱力學(xué)物性參數(shù)模型，編寫(xiě)適用于該新型結(jié)構(gòu)實(shí)用計(jì)算的程序，通過(guò)數(shù)值計(jì)算和分析，研究第一類加熱邊界條件下，采用二維FGM熱力學(xué)物性參數(shù)模型時(shí)二維FGM金屬/金屬/陶瓷結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)

2、隨mx和Ax的變化規(guī)律，以及熱力學(xué)邊界對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律，并與只考慮物性參數(shù)沿厚度方向變化時(shí)一維FGM金屬/陶瓷結(jié)構(gòu)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
　　二維FGM結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)的研究結(jié)果表明：
　　二維FGM平板內(nèi)平均溫度梯度相對(duì)較小。mx=0.5時(shí)的二維FGM平板金屬富集區(qū)溫度梯度相對(duì)較大，最大溫差比一維時(shí)增大了15.6％，但陶瓷富集區(qū)溫度梯度相對(duì)較小，最大溫差減小了53%。隨著Ax的增大，二維FGM平板內(nèi)溫度曲面的形狀由Ax=0.0時(shí)的凹

3、曲面變?yōu)锳x=3.99時(shí)的凸曲面，尤其在板中x=0.1～0.5，y=0.2～0.5范圍內(nèi)變化趨勢(shì)最明顯。
　　二維FGM結(jié)構(gòu)應(yīng)力場(chǎng)的研究結(jié)果表明：
　　隨mx的增大，下表面金屬側(cè)的壓應(yīng)力減小，上表面陶瓷側(cè)的壓應(yīng)力增大。二維FGM板的應(yīng)力曲面在y方向較一維FGM板中變化趨勢(shì)緩和，應(yīng)力梯度較小。Ax越大，曲面上拱程度越大，應(yīng)力梯度越小，尤其在x=0.1～0.5，y=0.2～0.5范圍內(nèi)變化最明顯，其它位置變化不大。相同力學(xué)邊界下